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摘要：本文总结了数控机床维修的基本原则及数控机床故障诊断的基本方法，维修人员通过实践应用可以提高维修效率。
关键词：数控机床 故障诊断 故障维修
动化的机床是信息技术与机械制造技术相结合的产物，代表了现代基础机械的技术水平与发展趋势；是制造业实现生产现代化的重要手段，它的广泛普及对于产品质量、生产效率，乃至对社会生产力的提高都起着巨大的推动作用。一旦数控机床发生故障、停机必将给企业和社会带来巨大的损失。为了将损失降到最低，要求数控机床维修人员在故障发生后要沉着冷静，对故障现场进行全面分析，判断故障发生部位，采取相应方法及时排除故障。现将故障诊断及维修的通用流程总结如下：
一、數控机床维修的基本原则
维修数控机床一般情况下首先要遵循一些基本原则，这样往往会思路清晰，有事半功倍的效果。
1.先动脑后动手。对于有故障的数控机床，不应急于动手，应先查清产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备还应先熟悉电路原理和结构特点，遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系，在没有组装图的情况下，应一边拆卸，一边画草图，并做好标记。
2.先外部后内部。应先检查设备有无明显裂痕、缺损，了解其维修史、使用年限等，然后再对机内进行检查。拆前应排除周边的故障因素，确定为机内故障后才能拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。
3.先机械后电气。在确定机械零件无故障后，再进行电气方面的检查。检查电路故障时，应利用检测仪器寻找故障部位，确认无接触不良故障后，再有针对性地查看线路与机械的运作关系，以免误判。
4.先静态后动态。先在机床断电的静止状态下对处于调试阶段或刚维修后的数控机床检查是否按照接口说明书的设计来安装电缆插件及电缆与模块接插件是否牢固；线路板连接是否正确；是否所有集成电路上器件正常而无变形等。长期闲置或缺少维护的老设备会因为电缆的疲劳破损、接线点的氧化与腐蚀而造成信号传递中断等不明显故障。
5.先清洁后维修。对污染较重的数控设备，先对其按钮、接线点、接触点进行清洁，检查外部控制键是否失灵。许多故障都是由脏污及导电尘块引起的，一经清洁故障往往会排除。
6.先电源后设备。电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高，所以先检修电源往往可以事半功倍。
7.先排患后更换。先不要急于更换损坏的电气部件，在确认外围设备电路正常时，再考虑更换损坏的电气部件。
二、故障诊断维修的一般流程
1.充分调查故障现场。如同医生看病一样，数控机床的故障诊断首先也要问诊。向数控机床操作者充分了解以下几个内容：1）机床在什么情况下出现的故障。2）故障产生时有什么外观现象。3）故障产生后操作者采取了哪些措施。
2.建立故障树。首先分析数控机床的故障，再将导致故障产生的诸多因素，如主机、人为、CNC、环境、元器件因素等，用适当的符号表示，用逻辑符号将它们与故障连接起来。然后，逐级展开故障发生的原因，把故障产生的原因分析出来，构成一颗故障树。当机床故障产生后，通过主干、支干逐级分析法来寻找故障产生的原因。
3.排列可能引起故障的诸多因素。故障树建立起来后，为找出产生故障的原因提供了一个可寻范围，在这个前提下就可排列出产生故障的诸多因素。数控机床产生同一故障现象的原因可能是多种多样的：有CNC系统的原因、有机械的原因、机床电气系统的原因等。因此，在分析故障时要把有关的因素都罗列出来，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。
4.确定故障产生的原因。利用机床的技术档案，现场经验和判断能力，机、电、液综合知识以及必要的测试手段和仪器、仪表，确定最有可能的因素，然后通过实验，逐一排查，最终找出产生故障的真正原因。
三、故障诊断维修的常用方法
1.直观法。直观法是指维修人员依靠人得感觉器官，按照故障现场产生的光、声、味等异常现象，仔细检查系统的所有部位，看看能否找到损伤和烧毁痕迹，将故障缩小到最小范围。
2.自诊断功能法。数控机床一般都具有自诊断系统，它是故障诊断最常用、最有效的方法之一。数控机床发生故障后，机床显示器上会显示报警信息、数控系统与各模块之间的接口状态，根据这些信息有利于找出故障的大致位置。
3.参数检查法。在数控系统中有许多参数地址，其中存入的参数值是机床出厂时通过调整确定的，它们直接影响着数控机床的性能。通常这些参数不允许修改。如果参数设置不正确或因干扰使得参数丢失，机床就不能正常运行。因此参数检查是一项重要的诊断。
4.PLC检查法。1）利用PLC的状态信息诊断故障。2）利用PLC梯形图跟踪法诊断故障。
四、常见的故障及解决方法
1.换刀转位故障。数控车床换刀的一般过程是：系统发出换刀指令，换刀电机接到信号后通电旋转，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，在旋转中与到位对应的霍尔元件发出到位信号，数控系统利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后，电机反转锁紧刀架。一台四刀位数控车床，找不到1号刀位，其他刀位能正常换刀。分析处理：由于只有1号刀找不到刀位，可以排除机械传动方面的问题，电气方面可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题，导致该刀位信号不能输送给PLC。利用万用表检查发现，1号刀位霍尔元件的+24V供电正常，GND线路为正常，T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。更换新的霍尔元件后故障排除。
2.急停按钮故障。一台配有GSK-98OT系统的车床，在发生一次撞刀事故后，始终报急停警，急停按钮复位及超程释放不起作用，同时两个伺服驱动也报警。分析处理：该报警号的内容为准备未绪，根据数控原理可知，这是因为驱动缺少使能信号导致。因此排除伺服驱动故障的可能性，应该是使能控制回路出现开路。怀疑是在按下急停按钮时用力过猛导致急停按钮损坏，而不能自动复位造成的，于是拆开操作面板检查急停按钮，发现急停按钮的接线柱中有一个信号为200的信号线因经常震动而脱落。把线头接好，重新上电，报警消失，机床正常运行。
总之，数控设备的维修是一个复杂的过程，有些复杂的故障还需要更高深的维修方法才能解决，各种维修方法并不是孤立存在的，维修人员应该根据设备出现的故障综合应用上述方法，灵活运用，提高数控设备的维修效率。
关键词：数控机床 故障诊断 故障维修
动化的机床是信息技术与机械制造技术相结合的产物，代表了现代基础机械的技术水平与发展趋势；是制造业实现生产现代化的重要手段，它的广泛普及对于产品质量、生产效率，乃至对社会生产力的提高都起着巨大的推动作用。一旦数控机床发生故障、停机必将给企业和社会带来巨大的损失。为了将损失降到最低，要求数控机床维修人员在故障发生后要沉着冷静，对故障现场进行全面分析，判断故障发生部位，采取相应方法及时排除故障。现将故障诊断及维修的通用流程总结如下：
一、數控机床维修的基本原则
维修数控机床一般情况下首先要遵循一些基本原则，这样往往会思路清晰，有事半功倍的效果。
1.先动脑后动手。对于有故障的数控机床，不应急于动手，应先查清产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备还应先熟悉电路原理和结构特点，遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系，在没有组装图的情况下，应一边拆卸，一边画草图，并做好标记。
2.先外部后内部。应先检查设备有无明显裂痕、缺损，了解其维修史、使用年限等，然后再对机内进行检查。拆前应排除周边的故障因素，确定为机内故障后才能拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。
3.先机械后电气。在确定机械零件无故障后，再进行电气方面的检查。检查电路故障时，应利用检测仪器寻找故障部位，确认无接触不良故障后，再有针对性地查看线路与机械的运作关系，以免误判。
4.先静态后动态。先在机床断电的静止状态下对处于调试阶段或刚维修后的数控机床检查是否按照接口说明书的设计来安装电缆插件及电缆与模块接插件是否牢固；线路板连接是否正确；是否所有集成电路上器件正常而无变形等。长期闲置或缺少维护的老设备会因为电缆的疲劳破损、接线点的氧化与腐蚀而造成信号传递中断等不明显故障。
5.先清洁后维修。对污染较重的数控设备，先对其按钮、接线点、接触点进行清洁，检查外部控制键是否失灵。许多故障都是由脏污及导电尘块引起的，一经清洁故障往往会排除。
6.先电源后设备。电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高，所以先检修电源往往可以事半功倍。
7.先排患后更换。先不要急于更换损坏的电气部件，在确认外围设备电路正常时，再考虑更换损坏的电气部件。
二、故障诊断维修的一般流程
1.充分调查故障现场。如同医生看病一样，数控机床的故障诊断首先也要问诊。向数控机床操作者充分了解以下几个内容：1）机床在什么情况下出现的故障。2）故障产生时有什么外观现象。3）故障产生后操作者采取了哪些措施。
2.建立故障树。首先分析数控机床的故障，再将导致故障产生的诸多因素，如主机、人为、CNC、环境、元器件因素等，用适当的符号表示，用逻辑符号将它们与故障连接起来。然后，逐级展开故障发生的原因，把故障产生的原因分析出来，构成一颗故障树。当机床故障产生后，通过主干、支干逐级分析法来寻找故障产生的原因。
3.排列可能引起故障的诸多因素。故障树建立起来后，为找出产生故障的原因提供了一个可寻范围，在这个前提下就可排列出产生故障的诸多因素。数控机床产生同一故障现象的原因可能是多种多样的：有CNC系统的原因、有机械的原因、机床电气系统的原因等。因此，在分析故障时要把有关的因素都罗列出来，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。
4.确定故障产生的原因。利用机床的技术档案，现场经验和判断能力，机、电、液综合知识以及必要的测试手段和仪器、仪表，确定最有可能的因素，然后通过实验，逐一排查，最终找出产生故障的真正原因。
三、故障诊断维修的常用方法
1.直观法。直观法是指维修人员依靠人得感觉器官，按照故障现场产生的光、声、味等异常现象，仔细检查系统的所有部位，看看能否找到损伤和烧毁痕迹，将故障缩小到最小范围。
2.自诊断功能法。数控机床一般都具有自诊断系统，它是故障诊断最常用、最有效的方法之一。数控机床发生故障后，机床显示器上会显示报警信息、数控系统与各模块之间的接口状态，根据这些信息有利于找出故障的大致位置。
3.参数检查法。在数控系统中有许多参数地址，其中存入的参数值是机床出厂时通过调整确定的，它们直接影响着数控机床的性能。通常这些参数不允许修改。如果参数设置不正确或因干扰使得参数丢失，机床就不能正常运行。因此参数检查是一项重要的诊断。
4.PLC检查法。1）利用PLC的状态信息诊断故障。2）利用PLC梯形图跟踪法诊断故障。
四、常见的故障及解决方法
1.换刀转位故障。数控车床换刀的一般过程是：系统发出换刀指令，换刀电机接到信号后通电旋转，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，在旋转中与到位对应的霍尔元件发出到位信号，数控系统利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后，电机反转锁紧刀架。一台四刀位数控车床，找不到1号刀位，其他刀位能正常换刀。分析处理：由于只有1号刀找不到刀位，可以排除机械传动方面的问题，电气方面可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题，导致该刀位信号不能输送给PLC。利用万用表检查发现，1号刀位霍尔元件的+24V供电正常，GND线路为正常，T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。更换新的霍尔元件后故障排除。
2.急停按钮故障。一台配有GSK-98OT系统的车床，在发生一次撞刀事故后，始终报急停警，急停按钮复位及超程释放不起作用，同时两个伺服驱动也报警。分析处理：该报警号的内容为准备未绪，根据数控原理可知，这是因为驱动缺少使能信号导致。因此排除伺服驱动故障的可能性，应该是使能控制回路出现开路。怀疑是在按下急停按钮时用力过猛导致急停按钮损坏，而不能自动复位造成的，于是拆开操作面板检查急停按钮，发现急停按钮的接线柱中有一个信号为200的信号线因经常震动而脱落。把线头接好，重新上电，报警消失，机床正常运行。
总之，数控设备的维修是一个复杂的过程，有些复杂的故障还需要更高深的维修方法才能解决，各种维修方法并不是孤立存在的，维修人员应该根据设备出现的故障综合应用上述方法，灵活运用，提高数控设备的维修效率。